深海生物：這里的黎明靜悄悄

撰文/李 科

深海生物：這里的黎明靜悄悄

撰文/李 科

2012年6月24日，神九飛船在太空成功對接天宮一號，與此同時，“蛟龍號”載人潛水器也從西太平洋的馬里亞納海溝試驗海區傳來捷報，中國載人潛水器“蛟龍”深潛突破7000米，最深達到7020米海底。宇航員和潛航員海天互致祝福和問候，國人為之欣喜和歡呼，中國向世界展示了我們“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的氣勢、決心和能力。

海洋浩瀚而又深邃，人類已知的最深處就在這次“蛟龍”出沒的西太平洋馬里亞納海溝附近的挑戰者深淵（Challenger Deep），大約11000米。然而，相對這樣的萬丈深淵，目前人類對海洋的研究大多僅局限在海洋水面以下不到200米，不足其垂直高度的百分之二。

深海是人類一直以來難以到達的未知領域，有科學家曾經說過，我們對月球的認識可能超過了我們對海底這一大片在我們腳下的神秘土地的了解。深海生物，存在人們的想象中已經千萬年了，不管在遠古神話里還是在現代科幻中，海底世界充滿著神秘色彩，那里有著最不為人知的奇異生命。然而，由于深海是缺乏陽光、超常水壓、低溫缺氧的極端環境，科學界曾經一度認為深海應該是生命的禁區。

對海洋生物進行科學研究始于大約150年前。19世紀70年代，英國著名的科學考察船“挑戰者”號（HMS Challenger）的深海拖網打撈起一批深海生物樣品，這讓人驚嘆的發現挑戰了以前的科學權威，難道龍宮或是亞特蘭蒂斯并非人類的想象，在那黑暗深處，真有另一個生機繁榮的世界？由于技術的限制，人類當時還不能直接潛入海底，去親眼證實。直到1960年，科學家乘坐“的里雅斯特”號（Trieste）深海載人潛水器，在下潛至馬里亞納海溝將近11000米的深淵進行科學考察時，在那里看到一條比目魚樣的小魚在潛水器的聚光燈照耀下游弋。這是人類第一次親眼在深海海底看到鮮活的生命，證實了深海生物的存在。科學家不禁要問，它們是怎么做到在深海這樣的極端環境下生存的呢？

深海似乎并非是一個學術概念，科學上對其沒有統一標準的定義。對于“多深的海叫做深海”這個問題，有人說超過200米，而也有人將1000米作為尺度。根據海洋的垂直高度和光線透射程度，海洋可以分作五層，分別是透光區（Epipelagic Zone，0-200米），暗光區（Mesopelagic Zone，200-1000米），無光區（Bathypelagic Zone，1000-4000米），深海區（Abyssopelagic Zone，4000米以下到海床）以及深淵區（Hadopelagic Zone，常常特指海溝）。

“透光區”是海洋動植物主要的棲息地，太陽的能量可以通過這個區域的光合作用固定下來，幾乎所有的海洋初級生產均發生于此，海洋的主要生物量集中于此。“暗光區”很難有光線穿透到達，光合作用已經不可能發生，能量和食“挑戰者”號科學考察是1872年至1876年期間，英國軍艦“挑戰者”號實施的一次科學考察活動，它完成了多項發現，為海洋學的建立奠定了基礎。在蘇格蘭，愛丁堡大學和莫契斯東中學的查爾斯·維爾·湯姆森的提請下，倫敦皇家學會從英國皇家海軍那里獲得了英國軍艦“挑戰者”號的使用權。他們于1872年將它改進用于科學工作，并為它裝備了獨立的自然史和化學實驗室。

由于陽光可以部分進入該層海水，因此，透光區是海洋中生物種類最為多樣化、最為生機盎然的一個區域。

“的里雅斯特”號深海載人潛水器回收出海的場面。物生產者消失，處于此區的動物多靜少動，偶爾穿梭于上面的透光區取食。從“無光區”（1000米）開始再往下，海洋就融進了無盡無邊的黑暗，稀薄的氧氣，終年不變的寒冷和超高壓力，這樣的極端環境使得生物的生存面臨極大的挑戰，這也是之前一些科學家認為深海難以有生命存在的原因。由于人類迄今對1000米以下的海洋知之甚少，再則有觀點認為1000米以下的海洋環境已達極限，處于相對非常穩定的狀態，有極高的相似度，所以一些海洋生物學家建議將“無光區”以下作為一個整體來研究。

生物離不開食物和能量，生活在深海區域的動物維系生存的食物和能量主要來自三方面：一個是科學家形象地稱之為“海洋雪”（Marine Snow）的有機物碎屑，它們從海洋更上層區域，如透光區和暗光區，如雪花一般飄飄灑灑落下來；另一個是所謂的“鯨殘骸沉降”（Whale Falls），在深海死亡的大型鯨類沒有被清道夫迅速降解，其殘骸沉降到海底，提供給其他底棲生物消化分解；還有就是海底時時刻刻在發生著的化學合成，特別是在海底熱泉附近，嗜熱細菌通過代謝硫化氫，吸收熱泉能量，轉化為有機物。這是30多年前一次不經意的發現，卻革命性地改變了人類對能量轉化和生命適應性的觀點。

從現有采集的標本和觀察到的現象，只有極少的生物能適應這深海區域的黑暗、高壓和持續低溫的極端環境，迄今發現的動物有少數幾種烏賊、一些海洋棘皮動物和海洋節肢動物，為了適應環境。這些動物常常具備與海洋上層區域的同類或近親迥異的形態結構。由于缺乏光線，動物需要有特殊的生理機制幫助它們在黑暗中獲取食物、躲避風險和尋覓配偶，比如身體大多透明，眼睛結構發生變化，視覺高度退化，觸覺與嗅覺發達，有些動物還演化為雌雄同體。應對超高壓力，這是深海生物面臨最大的挑戰，深海動物骨骼結構相對較小，身體內含更多黏質物，皮膚透性增加，有些魚類缺失魚鰾。然而，正是因為這些身體結構的變化，如果我們把深海生物帶回陸地，壓力的劇烈改變會讓深海動物難以存活，為科學研究帶來困難。巴黎第六大學的科研人員設計制作了名為“PERISCOP”的加壓特制密封箱，并于2008年成功地將在深海2300米處捕獲的一條魚和三只蝦帶回水面，為實時研究深海生物活體創造了條件。

人類們對深海生物的了解還處于剛剛起步階段，很多未解之謎尚待揭開。詞語“深海”（abyss）來源于希臘文的“萬丈無底”，這正是深海生物學研究任重道遠的寫照。中國“蛟龍號”已成為世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器，可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域自由行動，為深海生物研究帶來了曙光。

在深海中，由有機物組成的碎屑像雪花一樣不斷飄落，稱作“海洋雪”。海洋雪起源于海洋上部透光層的有機物生產活動，可以被視作深海和底棲生態系統的基礎，因為陽光不能到達深海，深海生物主要依賴海洋雪作為能量來源。

深海的生物量較低，食物和氧氣貧乏，深海生物的代謝水平顯著降低，動物的活動量較低，捕食方式變主動出擊為被動守候。